Плазмовий прискорювач. Плазма знаходиться в металевому резервуарі в центрі.
Фізики з Національної прискорювальної лабораторії SLAC створили плазмовий лінійний прискорювач заряджених частинок, довжина якого в сотні разів менше традиційних лінійних прискорювачів. Якщо трикілометровий прискорювач SLAC розганяє електрони до 90 ГЕВ, то експериментальна установка приблизно в 150 разів ефективніша: електрони отримують енергію 1,6 ГЕВ на дистанції 36 см.
Ідея плазмових прискорювачів не нова: ще наприкінці 1970-х років фізики обговорювали можливість використання плазми для прискорення елементарних частинок, а в 2000-х з'явилися перші експериментальні докази працездатності технології. Були створені і повноцінні прототипи, проте ефективність перетворення енергії у них була вкрай низькою, а прискорені електрони мали широкий спектр. Тепер же каліфорнійським вченим вдалося домогтися як високої ефективності - більше 30% в окремих випадках і 18% в середньому, так і невеликого розкиду значень енергії - в середньому 2%.
Принцип роботи прискорювача нагадує сьорфінг - дуже популярний у Каліфорнії вид спорту. Первинний пучок електронів, що проходить крізь літієву плазму, створює в ній хвилю - градієнт щільності, що забезпечує колосальну електричну напругу. Наступний пучок частинок «сідлає» цю хвилю і отримує значне прискорення. Оскільки розподіл щільності плазми нагадує хвилі, що залишаються після проходження корабля, такі прискорювачі отримали назву «кільватерні» (англ. wakefield). Ілюстрація процесів, що відбуваються в плазмовому прискорювачі. По горизонтальній осі - координати в системі відліку = z ‑ ct. По вертикальній - координати в напрямку перпендикулярного руху (чорна шкала), напруженість електричного поля (червона) і сила струму вхідного пучка (блакитна). На рис. a - зображення хвильового сліду (plasma wake), створеного первинним пучком електронів (drive bunch), b - проходження через плазму прискорюваного потоку електронів (trailing bunch).
Потік електронів, який генерує створена в лабораторії SLAC установка, досить щільний і однорідний для використання в прискорювальній фізиці. Справа за малим - об'єднати послідовно і синхронізувати кілька таких установок для отримання необхідних значень енергії пучка. Підсумкова довжина прискорювача складе метри, але аж ніяк не кілометри, як зараз. Ще одне завдання на майбутнє - розробити прискорювач для позитронів. При його створенні доведеться переглянути схему роботи, адже позитивно зарядженій плазмі потрібно не «тягнути» позитронні пучки, а «штовхати» .Дліна лінійного прискорювача SLAC становить більше 3000 м.
